“半导体”是一种特性介于“导体”和“绝缘体”之间的物质，前者像金属一样导电，后者几乎不导电。电流流动的容易程度与物质电阻的大小有关。如果电阻高，b体育电流很难流动；如果电阻低，电流容易流动。用电阻系数表示电导率时，半导体的电阻系数分布在10-4至108Ωcm之间，导体的电阻系数分布在10-8至10-4Ωcm之间，绝缘体的电阻系数分布在108至1018Ωcm之间

　　硅（Si）和锗（Ge）是众所周知的半导体材料。当它们是纯晶体时，这些物质接近绝缘体（本征半导体），但是掺杂少量的掺杂剂就会导致电阻大幅度下降，变成导体。

　　由几种元素制成的半导体称为化合物半导体，它们与硅半导体等由单一元素制成的不同。具体组合有元素周期表第III组和第V组、第II组和第VI组、第IV组等

　　什么是n型半导体?n型半导体是指以磷（P）、砷（As）或锑（Sb）作为杂质进行掺杂的本征半导体。第IV组的硅有四个价电子，第V组的磷有五个价电子。如果在纯硅晶体中加入少量磷，磷的一个价电子就可以作为剩余电子自由移动（自由电子*）。当这个自由电子被吸引到“＋”电极上并移动时，就产生了电流流动。

　　什么是p型半导体?p型半导体是指掺杂了硼（B）或铟（In）的本征半导体。第IV组的硅有四个价电子，第III组的硼有三个价电子。如果将少量硼掺杂到硅单晶中，在某个位置上的价电子将不足以使硅和硼键合，从而产生了缺少电子的空穴*。在这种状态下施加电压时，相邻的电子移动到空穴中，使得电子所在的地方变成一个新的空穴，这些空穴看起来就像按顺序移动到“–”电极一样。

　　除了硅，还有结合了第III组和第V组元素以及第II组和第VI组元素的化合物半导体。例如，GaAs（砷化镓）、InP（磷化铟）、InGaAlP（磷化铝镓铟）等通常用于高频器件和光学器件。近年来，InGaN（氮化铟镓）作为蓝光LED和激光二极管的材料引起了人们的广泛关注，SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）作为功率半导体材料也得到了一定程度上的关注和商业化。

　　p型和n型半导体键合时，作为载流子的空穴和自由电子相互吸引、束缚并在边界附近消失。由于在这个区域没有载流子，所以它被称为耗尽层，与绝缘体的状态相同。

　　根据静电学，电子将作与外加电场相反方向的运动，并产生电流（根据传统定义，电流的方向与电子运动方向相反，即和外加电场方向相同）；而空穴的运动方向与外加电场相同半导体，由于其可被看作是“正电荷”，将产生与电场方向相同的电流。

　　由于某些外部条件而使半导体内部的载流子存在浓度梯度的时候，将产生扩散运动，即载流子由浓度高的位置向浓度低的位置运动。

　　采用一些特殊的工艺（见本条目后面的段落），可以将上述的P型半导体和N型半导体紧密地结合在一起半导体。在二者的接触面的位置形成一个PN结。

　　p型、n型半导体由于分别含有较高浓度的“空穴”和自由电子，存在浓度梯度，所以二者之间将产生扩散运动。即：

　　载流子经过扩散的过程后，扩散的自由电子和空穴相互结合，使得原有的N型半导体的自由电子浓度减少，同时原有P型半导体的空穴浓度也减少。在两种半导体中间位置形成一个由N型半导体指向P型半导体的电场，称为“内电场”。

　　pn结在没有外加电压情况下，跨结形成了电势差导致了平衡状态。该电势差称为内建电势（built-in potential）。

　　pn结的n区的电子向p区扩散，留下了正电荷在n区。类似地，p型空穴从p区向n区扩散，留下了负电荷在p区。进入了p区的电子与空穴复合，进入了n区的空穴与电子复合。其效果是扩散到对方的多数载流子（自由电子与空穴）都耗尽了，结区只剩下不可移动的带电离子，失去了电中性变为带电，形成了耗尽层（space charge region）（见图A）。

　　耗尽区的电场与电子与空穴的扩散过程相反，阻碍进一步扩散。载流子浓度确定的平衡态在图A中表示为红线与蓝线。

　　耗尽层的多数载流子已经全部耗尽，留下的电荷密度等于净掺杂水平。当平衡达到时，电荷密度近似显示为阶梯函数，耗尽层与中立区的边界相当陡峭。（见图B的Q(x)图）。耗尽层在pn结两侧有相同量的电荷，因此它向较少掺杂的一侧延展更远（图A与图B的n端）。

　　若施加在p区的电压高于n区的电压，称为正向偏置（forward bias）。

　　正向偏置下的pn结，表现为耗尽层变薄。在p端与n端均掺杂1e15/cm3水平，导致内在电势~0.59 V。耗尽厚度的降低可以从电荷分布曲线上推断。

　　在正向偏置电压的外电场作用下，N区的电子与P区的空穴被推向pn结。这降低了耗尽区的耗尽宽度。这降低了pn结的电势差（即内在电场）。随着正向电压的增加，耗尽区最终变得足够薄以至于内电场不足以反作用抑制多数载流子跨pn结的扩散运动，因而降低了pn结的电阻。跨过pn结注入p区的电子将扩散到附近的电中性区。所以pn结附近的电中性区的少数载流子的扩散量确定了二极管的正向电流。

　　仅有多数载流子能够在半导体材料中长距离移动。因此，注入p区的电子不能继续移动更远，而是很快与空穴复合。少数载流子在注入中性区后移动的平均距离称为扩散长度（diffusion length），一般来说仅有微米等级。[1]

　　虽然跨过p-n结的电子在p-区只能穿透短距离，但正向电流不被打断，因为空穴（p-区的多数载流子）在外电场驱动下在向相反方向移动。从p-区跨越pn结注入n-区的空穴也具有类似性质。

　　正向偏置下，跨pn结的电流强度取决于多数载流子的密度，这一密度随正向偏置电压的大小成指数增加。这使得二极管可以导通正向大电流。

　　若施加在n区的电压高于p区的电压，这种状态称为pn结反向偏置（reverse bias）。由于p区连接电源负极，多数载流子(空穴)被外电场拉向负极b体育，因而耗尽层变厚。n区也发生类似变化。并且随反向偏置电压的增加，耗尽层的厚度增加。从而，多数载流子扩散过pn结的势垒增大，pn结的电阻变大，宏观看二极管成为绝缘体。

　　反向偏置时形成极其微弱的漂移电流，电流由N区流向P区，并且这个电流不随反向电压的增大而变化，称为“反向饱和电流”（reverse saturation current）。这是因为反向电流是由少数载流子跨pn结形成的，因此其“饱和”值取决于少数载流子的掺杂密度。由于反向饱和电流很小，pn结处于截止状态，所以外加反向电压时，pn结相当于断路。

　　当加在pn结上的反向电压超过一定数值时，pn结的电阻突然减小，反向电流急剧增大，这种现象称为击穿。电击击穿分为雪崩击穿和齐纳击穿且都是可逆的。发生热击穿后，pn结不再具有单向导电性，导致二极管发生不可恢复的损坏。利用齐纳击穿制作的稳压二极管，称为齐纳二极管。

　　当反向电压逐渐增大时，反向饱和电流不变。但是当反向电压达到一定值时，pn结将被击穿。在pn结中加反向电压，如果反向电压过大，位于pn结中的载流子会拥有很大的动能，足以和中性粒子碰撞使中性粒子分离出价电子而产生空穴-电子对。这样会导致pn结反向电流的急剧增大，发生pn接面的击穿，因为被弹出的价电子又可能和其他中性粒子碰撞产生链式反应，类似于雪崩，这样的反向击穿方式成为雪崩击穿（Avalanche breakdown）。掺杂浓度越低所需电场越强。当掺杂浓度非常高时，在pn结两端加入弱电场就会使中性粒子中的价电子脱离原子的束缚，从而成为载流子。导致pn结的击穿。这样的击穿被称作齐纳击穿（Zener breakdown）。掺杂浓度越高所需要的电场越弱。一般小于6V的电压引起的是齐纳击穿，大于6V的引起的是雪崩击穿。

　　随着应用领域的扩大和电子设备的发展，各种半导体器件得到了不断开发。“分立半导体”是指具有单一功能的单个器件，比如晶体管和二极管。“集成电路（IC）”是指在一个芯片上安装有多个功能元件的器件。典型IC包括存储器、微处理器（MPU）和逻辑IC。LSI（Large Scale Integration，大规模集成电路）则提高了IC的集成度。按一般功能／结构b体育，具体分类如下所示。